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🔥解密半導體IC故障與良率分析🔥
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【抓住超級趨勢~投資翻倍賺】
時間：2021/8/8
發文：NO.1290篇
大家好，我是 LEO
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❖產業巨擘投入第三代半導體
八月五日「鴻海」出手震撼市場，宣佈以 25.2億收購旺宏在竹科的 6吋晶圓廠，目標鎖定生產第三代半導體碳化矽SIC元件，鴻海董事長劉揚偉預估，2024年晶圓月產能可達1.5萬片，每月可供應3萬輛電動車的功率元件需求，藉此讓台灣在電動車產業取得世界領先地位，LEO認為這只是第一步，到2030年全球電動車年銷售估計超過 5500萬輛/年，這是很棒的大願景但是該如何築夢踏實呢?
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鴻海以代工起家，蘋果光在中國紅色供應鏈的搶單與蘋果供應商分散策略下，逐漸退色，一代霸主開始尋找新的舞台，跨入電動車領域成立MIH車電大聯盟，意圖掌握新一代電池材料研發，與車用晶片領域—跨入第三代半導體，每一步都瞄準未來十年產業趨勢，眼光相當精準。
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台灣最早跨入第三代半導體領域的漢磊(3707) 歷經10年練兵後，終於在今年第二季EPS由虧轉盈繳出 $0.13元的成績，上半年財報EPS $0.07元，世界先進佈局超過 4年，今年下半年才開始小批量生產，台積電2017年與納微半導體(Navitas)合作-它是世界上第一家生產氮化鎵(GaN) 功率IC的公司，2013年成立於美國加利福尼亞州，2020年台積電與意法半導體共同宣布加速市場採用氮化鎵產品，市場趨勢成形，穩懋、全新、宏捷科、環球晶、晶成半導體、盛新材料(太極持有64%)、穩晟材料(大股東-矽力杰、中砂)都耕耘已久，鴻海憑什麼快速克服前期漫長學習取線？
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❖借力使力-彎道超車
鴻海取得旺宏 6吋廠後，預計後續還要砸下數十億投資生產第三代半導體設備，錢對鴻海來說並不困難，關鍵是「生產設備的參數」，整個半導體產業最重要的源頭就是上游的「長晶」，掌握「碳化矽基板者得天下」。汽車用的第三代半導體SIC晶圓叫做N型(導電型)，應用在5G通訊用的SIC叫做SI(半絕緣型)，盛新材料是國內唯一，可以同時量產N型SIC與SI型SIC晶圓的公司，因為它直接技轉中科院的技術與人才，就好像資質平庸的武道家在偶然機遇下拿到一盒充滿靈氣的上品混元丹，免去漫長的試誤法，加上自身的後天努力取得正確的關鍵參數直接晉升一代武學宗師。
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它厲害的地方在於 1.生產SIC晶圓的晶種是自己做的(成本低)，2.在超過2000度的長晶爐裡，精準掌握熱場、流場、電性均勻度控制，用X光檢測晶體乾淨品質佳，媲美國際大廠水準，3.廣運(6125)集團母公司掌握自製機台，成功在5RUN完成熱場測試，製成調整，產出 6吋N型SIC晶錠，換句話說-這代表掌握新機台快速大規模量產的關鍵。
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如果鴻海找上廣運(6125)添購設備、盛新材料購買晶種，取得關鍵生產參數，掌握最上游的長晶後，包含IC設計、晶圓製造、到後段封測將可提供一條龍服務。
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❖鴻海5G戰略背後的佈局
鴻海旗下工業富聯（FII）斥資39億元增資旗下蘭考裕展智造科技，增產5G小型基地台與模組等產品，意圖擴張中國大陸5G設備市占率，在日本方面夏普推出小規模用5G設備，搶攻日本工廠與辦公室市場，售價是目前市價的五分之一，可望在日本市場攻城掠地。
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在台灣鴻海旗下亞太電信與遠傳電信 5G 共頻共網，未來電動車、自駕車的發展也與5G網路息息相關，這跟第三代半導體又有什麼關聯呢？原來SI半絕緣型SIC它的特色是：可以提高射頻及PA元件的功率，熱傳導性與電場擊穿係數，較「矽元件」提高十倍以上的功率密度，非常適合應用在新一代5G通訊，自動駕駛交通工具，以及雷達衛星系統，LEO相信鴻海走這一步棋是經過縝密籌畫的結果。
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❖第三代半導體小知識科普
到底SIC長晶有多難？ 碳化矽長晶時，晶種放在石墨坩鍋根本無法觀察長晶情況，因為溫度高達2000度以上，打開就注定壞掉，原料都無法重覆使用，每一爐 7天才能生長 2公分厚度，SIC有 200多種晶態，要在高溫高壓環境長出6吋晶錠是非常困難的一件事，等於是矇著眼睛射飛鏢，到底有多難要比較才知道，矽晶圓3~4天可以長 200公分，長晶溫度約 1400度，量產尺寸最大 12吋，碳化矽SIC長晶 7天只長2公分，溫度 2200~2500度間，目前主流為 4~6吋。
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盛新材料的良率為何比其他競爭對手高？困難點在於不管4吋 6吋,所有的晶型與晶向都要一致(SiC有兩百多種晶型),一般要4H晶型,其他廠商拿箭瞄準射靶,射中就是良品,沒射中就失敗,盛新則是從機台到材料、熱場、製程、電性控制,以"軌道"的概念,穩穩地把箭輸送到靶心上,良率自然高可以跟世界級大廠匹敵。
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經過 LEO的分享，相信大家知道「碳化矽長晶」與「矽晶圓長晶」是截然不同層次的技術，所以價格差距也相當驚人，注意喔 12吋矽晶圓大約100美元/片，4吋碳化矽晶圓大約 1000~1200美元/片，6吋碳化矽晶圓更恐怖約 2500~3000美元/片，更誇張的是5G通訊用的半絕緣型SI價格又是電動車用N型碳化矽的 3倍左右，所以，同時掌握N型與半絕緣型碳化矽長晶技術的盛新材料與自製長晶爐設備廣運(6125)我的研判，也許不一定是現在，但有朝一日將成為產業界的明日之星。
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天佑台灣，疫情早日結束❤️
這個趨勢跟我們夏季班第3堂課提到的股票有關係，
大家知道是什麼嗎？？
#車輛電動化趨勢 MCU、CIS需求上升
車用半導體擴張的推動力，來自於自動駕駛、輔助駕駛系統等汽車控制相關需求，例如微控制器（MCU），也就是目前車用晶片缺貨之中的大宗，還有感測用的雷達與CMOS影像感測器（CIS）等外 就來自於環保車輛與節能減碳的趨勢，也就是功率半導體領域。
在微控器方面，Semiconductor Portal報導，市占率最高的是日廠瑞薩電子（Renesas），先進的微控制器良率控制可將瑕疵品壓低到0.1 ppm以下，也就是1,000萬分之1以下。瑞薩已量產搭載28奈米製程Flash Memory的微控制器，在車輛的電控系統（ECU）幾乎都搭載微控制器，而且傾向於加強安全性的效能冗餘，使微控制器的需求將進一步提高。
而10年來年複合成長率（CAGR）達16%的CIS市場，雖然在2020年受疫情衝擊，據IC Insights統計成長率僅3%，不過預估2021年，將成長19%，達228億美元，未來5年年複合成長率約12%，到2025年達336億美元。若以數量計算，2020年67億件的CIS，將以14.9%的年複合成長率，到2025年可年產135億件。
雖然CIS的主要需求，仍來自於5G普及帶動的手機銷售，手機鏡頭CIS的年複合成長率6.3%，2025年可達157億美元市場規模，但以成長速度來說，車用CIS成長最快。IC Insights估計，未來5年車用CIS的年複合成長率可達33.8%，到2025年可達到51億美元。
其他應用領域，如醫療與科學系統、安防監控、機器人與物聯網等工業用途，雖然2025年預估的市場都比手機用與車用CIS來得小，但成長速度都高於手機用CIS。
在車用CIS相關的市場，富士奇美拉總研（Fuji Chimera Research Institute）的報告預估，先進駕駛輔助系統（ADAS）與自動駕駛所需的車用攝影模組，由於環繞影像系統（Surround View）普及，使觀測攝影機（View camera）被採用的數量增加。
此外，在日本、歐洲、美國都開始強制採用自動緊急剎車系統（Autonomous Emergency Braking），也讓車前攝影機使用量上升。
2021年後疫情時代車市慢慢恢復，上述兩種車用攝影機的需求也會明顯攀高。預估到到2026年，車用攝影機模組的市場規模，將達到9,930億日圓（約合91億美元），與2019年相比，增加93.8%。
同樣使用攝影機的行車紀錄器，全球需求也在成長，不過各地區對於行車紀錄器對隱私的影響看法不同，部分國家增加速度較慢，但整體來說在安全性的需求下出貨仍會逐步上升，富士奇美拉總研預估，一般車輛使用的行車紀錄器的市場規模，到2026年會達到3,200億日圓（約合29.5億美元），比2019年增加2.2倍。環繞影像系統與行車紀錄器，都會拉高車用CIS的出貨量。
#車用功率半導體廠擴產 #追趕電動化商機
車用半導體之中，另一個項目是功率半導體。功率半導體在車輛與電機設備等都有使用，不過在車輛電動化的趨勢下，車用功率半導體的推升作用更加明顯。
國際半導體產業協會（SEMI）曾在2019年預估，以8吋晶圓估算的半導體產能，會在2022年達到月產650萬片。不過，在純電動車（BEV）與油電混合車（HEV）需求與產能不斷提升，功率半導體可能出現供應不足問題，使相關廠商開始加大投資。
例如英飛凌（Infineon Technologies）目前是最早投資功率半導體12吋晶圓廠的廠商，位於德國東部德累斯頓的第1座工廠已經開始量產，目前第2座12吋晶圓功率半導體廠，則在奧地利南部Villach興建中，預計將量產功率MOSFET與IGBT。車用零組件一級供應廠電裝（Denso）則是英飛凌的出資者之一，以穩定功率半導體供應來源。
電裝在車用半導體的投資布局，也包括針對瑞薩電子，逐步提高持股比例，到2020年底為止，占瑞薩股份8.84為第2大股東。電裝也與功率半導體新創Flosfia建立資本合作關係，在氧化鎵（GaO）功率半導體的車用領域進行研發合作。而占有電裝股份20%以上的豐田汽車（Toyota），也正在把車用半導體、電子零組件等硬體的研製，轉移到電裝。
安森美（ON Semi）則是以收購方式取得GlobalFoundries的美國紐約州Fishkill的12吋晶圓廠（fab 10），總價4億3,000萬美元，2019年已先付1億美元，到2022年底前會支付剩下的部分3億3,000萬美元。這座12吋晶圓廠雖然還沒有完全讓渡，但依據協議已開始為安森美生產半導體。
目前看來，歐美的功率半導體場對於12吋晶圓廠較為積極。而在日廠方面，三菱電機（Mitsubishi Electric）預定會在日本熊本縣工廠引進12吋晶圓的量產產線。三菱電機在廣島縣福山工廠目前只有後段製程，不過熊本工廠將來如果產能已滿，福山工廠設置12吋晶圓產線也將成為選項。
富士電機（Fuji Electric）在2021年度（2021.04～2022.03）的半導體設備投資額會拉高到410億日圓（約合3億8,000萬美元），年增1倍以上，以因應電動化車輛對於功率半導體的旺盛需求。而原本預計在2024年3月前的5年間，要完成的半導體設備投資1,200億日圓（約合11億美元），會在2023年3月前完成。
雖然這些投資主要集中在8吋晶圓的前段製程，不過，富士電機也正在研發12吋晶圓製程。至於何時設置12吋晶圓量產產線，由於12吋產線所需投資額是8吋產線的2倍～3倍，因此要依據市況再來評估。但比起12吋矽晶圓產線，富士電機可能對新建碳化矽（SiC）產線更感興趣。富士電機的2021年度半導體研發費，將年增6%，至130億日圓（約合1億2,000萬美元），研發車用IGBT、SiC功率模組，以及工業用第8代IGBT技術。
2021年第1季，富士電機的電動化車輛（BEV、HEV等）功率半導體訂單額，年增51%，金額與2020年第4季大致相同。預計到2021年第2季，也會維持第1季的同等級訂單額，此後則開始逐季成長。
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